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 鄭東梁1  汪志勇1  鄒  濤2

 （沈陽(yáng)中科博微自動(dòng)化技術(shù)有限公司1，遼寧沈陽(yáng)110016；中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所2，遼寧沈陽(yáng)110819）

摘要：闡述了大型石化企業(yè)能源管理系統(tǒng)的主要功能。通過(guò)分析一些國(guó)外石化企業(yè)能源管理體系的應(yīng)用效果，得到中國(guó)石化企業(yè)在能源管理建設(shè)方面的啟示。根據(jù)中國(guó)石化企業(yè)能源管理的現(xiàn)狀和需求，提出了一種基于設(shè)備級(jí)、過(guò)程級(jí)、系統(tǒng)級(jí)的能源管理方法，建立了集能源供應(yīng)、轉(zhuǎn)換、輸配、消耗于一體的綜合能源管理系統(tǒng)，降低了企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本和能源消耗，提高了石化企業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：能源管理企業(yè)管理能源利用率能效評(píng)估石油化工設(shè)備級(jí)過(guò)程級(jí)系統(tǒng)級(jí)數(shù)據(jù)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TH -3；TP29 DOI:10. 16086/j. cnki. issnl000 - 0380. 201604001

0引言

 在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)處于高速增長(zhǎng)的階段，出現(xiàn)了能源短缺和利用率偏低等嚴(yán)重問(wèn)題。石油化工是一個(gè)能源消耗量較大的行業(yè)，且隨著生產(chǎn)規(guī)模的增加，能源需求量在不斷地增加。因此，必須采取更有效的措施和方式，降低經(jīng)營(yíng)成本和能源消耗，全面提高企業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力。

 能源管理是企業(yè)管理的重要組成部分，反映了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)能力和管理水平。它與企業(yè)的組織管理、技術(shù)管理、生產(chǎn)管理一樣，是企業(yè)管理的有機(jī)組成部分。

 石化企業(yè)能源管理是為了達(dá)到節(jié)約能源、提高能源利用率的目的，協(xié)調(diào)企業(yè)外部能源的供應(yīng)，通過(guò)組織和動(dòng)員全體員工，在能源的采購(gòu)、運(yùn)輸、貯存、分配、加工轉(zhuǎn)換、輸送、終端使用和回收利用的全過(guò)程中，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)以及管理、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等手段，科學(xué)地組織、指揮、協(xié)調(diào)和監(jiān)督，以經(jīng)濟(jì)、合理、有效地使用有限的能源的管理模式。其在確保企業(yè)穩(wěn)定、有序生產(chǎn)的前提下，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的全面提高，并對(duì)企業(yè)能源利用狀況進(jìn)行科學(xué)的分析與評(píng)價(jià)。

1歷史發(fā)展

 大型石化企業(yè)對(duì)能源管理經(jīng)歷了以下三個(gè)階段。

1.1  無(wú)數(shù)據(jù)——粗放式的能源管理

 粗放式的能源管理主要采用上報(bào)的方式，逐級(jí)處理數(shù)據(jù)。由于工廠內(nèi)部測(cè)量的自動(dòng)化水平相對(duì)較低，缺乏及時(shí)、準(zhǔn)確的能源消耗數(shù)據(jù)，因此只有總能耗數(shù)據(jù)（月度賬單、年度賬單），缺少工藝和設(shè)施的能耗數(shù)據(jù)。

1.2有數(shù)據(jù)但缺乏數(shù)據(jù)管理和分析—一基本能源管理

 基本能源管理采用職工手工抄表的方式，并對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯集、報(bào)表。這種方法只有簡(jiǎn)單的抄表和電力監(jiān)控系統(tǒng)，缺乏大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、整理和分析。

 大型石化企業(yè)的生產(chǎn)廠是一個(gè)大的能源消耗單位。例如化工廠，芳烴、烯烴、石油煉油廠，塑料廠等生產(chǎn)單位，各有自己的生產(chǎn)管理系統(tǒng)。但這些系統(tǒng)卻是各自獨(dú)立的，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)各廠的數(shù)據(jù)共享。在每一個(gè)季度，公司需要統(tǒng)計(jì)和處理整個(gè)公司的能源消耗，研究能源消耗，并作出新的能源分配決策。這時(shí)，該工廠的技術(shù)人員和公司的工作人員將相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)報(bào)表和上報(bào)盤(pán)的方式發(fā)送給能源管理技術(shù)部門(mén)；而部門(mén)的相關(guān)人員將這些能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)上交之后，用Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。整個(gè)過(guò)程的數(shù)據(jù)時(shí)效性比較差，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，很容易出現(xiàn)差錯(cuò)。

1.3  高效的能源管理體系——能源管理系統(tǒng)

 能源管理系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理、統(tǒng)計(jì)、查詢(xún)和分析，是一種基于計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)技術(shù)的現(xiàn)代能源管理平臺(tái)和工具，為石化企業(yè)提供所需的能耗計(jì)劃、計(jì)算及定額管理，并對(duì)石化企業(yè)的能耗進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、分析、診斷。其主要優(yōu)點(diǎn)是：集能

量過(guò)程監(jiān)控、信息管理、調(diào)度、綜合管理和控制平臺(tái)于一體；保證科學(xué)、及時(shí)、合理地調(diào)度能源；對(duì)能源利用進(jìn)行優(yōu)化、保證生產(chǎn)的快速穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；提高整體利用能源效率；生產(chǎn)能源（水、電、氣、風(fēng)、蒸汽等）監(jiān)測(cè)和調(diào)度；能源供應(yīng)鏈（供配電、電廠、自來(lái)水廠、煤氣柜等）的監(jiān)測(cè)和管理；在無(wú)人值班時(shí)能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程操作及站內(nèi)設(shè)備的控制；為企業(yè)決策者提供能源調(diào)度支持信息等。

能源管理業(yè)務(wù)范圍如圖1所示。

 在石化企業(yè)中，節(jié)能管理主要從兩個(gè)方面著手，即技術(shù)節(jié)能和管理節(jié)能。技術(shù)節(jié)能包括設(shè)備優(yōu)化、工藝優(yōu)化、介質(zhì)優(yōu)化、裝置優(yōu)化、工廠優(yōu)化、管網(wǎng)優(yōu)化、流程優(yōu)化、在線優(yōu)化、實(shí)時(shí)優(yōu)化、能流優(yōu)化等。管理節(jié)能包括計(jì)劃管理、能流管理、統(tǒng)計(jì)管理、操作管理、過(guò)程管理、標(biāo)準(zhǔn)管理、評(píng)價(jià)管理、審計(jì)管理、績(jī)效管理等。

 石化行業(yè)能源管理系統(tǒng)遵循系統(tǒng)管理原理，通過(guò)實(shí)施一套完整的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，在組織內(nèi)建立起一個(gè)完整有效的、形式文件的能源管理體系，注重建立和實(shí)施過(guò)程的控制，使組織的活動(dòng)、過(guò)程及其要素不斷優(yōu)化；通過(guò)能源計(jì)劃、運(yùn)行管理、能源統(tǒng)計(jì)、能源評(píng)價(jià)、能源分析、能源優(yōu)化、績(jī)效管理、審計(jì)管理等措施，不斷提高能源管理體系的有效性，貫徹能源管理方針，并達(dá)到預(yù)期的能源消耗或使用目標(biāo)。

  通過(guò)能源規(guī)劃、能源監(jiān)測(cè)、能源平衡、統(tǒng)計(jì)分析等手段，使系統(tǒng)準(zhǔn)確地控制企業(yè)能源，明確節(jié)能工作職責(zé)，減少能源消耗，提高企業(yè)效益。建設(shè)系統(tǒng)的目的是實(shí)現(xiàn)各種能源介質(zhì)和關(guān)鍵能耗設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度和綜合管理，了解各種能源在生產(chǎn)過(guò)程中的使用，以及掌握各種能源管道、關(guān)鍵能源消耗設(shè)備的運(yùn)作，以便進(jìn)行科學(xué)決策和指揮控制，確保生產(chǎn)過(guò)程中與能源相關(guān)設(shè)備的安全、可靠、高效。因此，對(duì)系統(tǒng)的主要研究?jī)?nèi)容包括：提高儀表測(cè)量、自動(dòng)控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)的采集和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下，綜合生產(chǎn)和能源系統(tǒng)的各種信息，建立集能源規(guī)劃、性能、統(tǒng)計(jì)、評(píng)估和報(bào)表等功能的全方位能源管理系統(tǒng)，從而挖掘企業(yè)內(nèi)部的節(jié)能潛力。 

基于對(duì)能量系統(tǒng)中生產(chǎn)和消耗變化的精確預(yù)測(cè)，建立了能量系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型，能夠自動(dòng)給出能源優(yōu)化調(diào)度建議和方案，實(shí)現(xiàn)了重要能量介質(zhì)的優(yōu)化調(diào)度和管理。在保證能源管網(wǎng)和設(shè)備安全的前提下，進(jìn)行能量回收和使用效率，使系統(tǒng)達(dá)到了安全、經(jīng)濟(jì)、合理的運(yùn)行目標(biāo)。

 能源管理系統(tǒng)如圖2所示，主要包括：能源計(jì)劃、能源優(yōu)化、能源評(píng)價(jià)、能源分析、能源審計(jì)、能源統(tǒng)計(jì)、能源運(yùn)行、能源績(jī)效。

1.3.1能源計(jì)劃

  能源計(jì)劃主要包括能源計(jì)劃管理和業(yè)務(wù)流程管理。根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)流程和共用工程現(xiàn)狀，在生產(chǎn)模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建能源需求計(jì)劃優(yōu)化模型，制定能源需求計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)公用工程系統(tǒng)細(xì)化功能。根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況，將公用工程消耗細(xì)化到裝置。對(duì)于有產(chǎn)品的輔助裝置，按廠、車(chē)間、裝置分別建模；對(duì)于通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生多個(gè)公用工程產(chǎn)品的裝置，按照介質(zhì)分單元建模，如按新鮮水、循環(huán)水、化學(xué)水、電、高壓蒸汽、中壓蒸汽、低壓蒸汽、風(fēng)、燃料氣、燃料油等介質(zhì)進(jìn)行劃分，每個(gè)單元進(jìn)行獨(dú)立的能力控制。對(duì)于僅消耗能源介質(zhì)的輔助裝置，則建一個(gè)總的消耗模型處理。能源計(jì)劃管理業(yè)務(wù)包括計(jì)劃上報(bào)、計(jì)劃審批、計(jì)劃分解、計(jì)劃下達(dá)、計(jì)劃調(diào)整。

1.3.2能源運(yùn)行管理

  能源管理是最基本的能源管理系統(tǒng)應(yīng)用，負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)范圍包括所有的供應(yīng)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)讓和能源業(yè)務(wù)流程范圍內(nèi)的能源相關(guān)的數(shù)據(jù)收集、確認(rèn)，以及對(duì)日常能源產(chǎn)耗過(guò)程的監(jiān)控和管理，為能源優(yōu)化提供接口服務(wù)和數(shù)據(jù)支持。首先，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)獲取能源產(chǎn)耗的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；然后，根據(jù)配置的工廠模型計(jì)算各個(gè)測(cè)量點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)量，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)人工確認(rèn)使其更符合能源產(chǎn)耗的實(shí)際情況。根據(jù)確認(rèn)后的產(chǎn)能裝置、用能裝置、倉(cāng)儲(chǔ)、罐區(qū)、進(jìn)出廠等數(shù)據(jù)，以及記錄管理中記錄的各類(lèi)操作指令、日志和動(dòng)態(tài)參數(shù)等數(shù)據(jù)，對(duì)能源運(yùn)行情況進(jìn)行管理，包括：能源生產(chǎn)的主要燃料消耗數(shù)據(jù)（如煤炭、燃料油、渣油消耗量）、主要產(chǎn)能數(shù)量數(shù)據(jù)（如發(fā)電量、供熱量、供水量等）、主要產(chǎn)能質(zhì)量數(shù)據(jù)（如人廠人爐煤熱值差、二氧化硫排放量等）、主要用能裝置能源消耗數(shù)據(jù)以及主要運(yùn)行事件記錄（如機(jī)組運(yùn)行可靠性事件記錄等）。

1.3.3能源統(tǒng)計(jì)

 基于能源運(yùn)行管理收集到的數(shù)據(jù)對(duì)能源產(chǎn)耗數(shù)據(jù)進(jìn)行互供仲裁、管網(wǎng)平衡后，按照指定的指標(biāo)模型進(jìn)行產(chǎn)能統(tǒng)計(jì)和耗能統(tǒng)計(jì)，主要包括管網(wǎng)平衡、統(tǒng)計(jì)管理、損失管理、報(bào)表統(tǒng)計(jì)和接口支持。

 根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)的能源消耗，構(gòu)建了相應(yīng)的能量管網(wǎng)模型，在能源管網(wǎng)內(nèi)根據(jù)各用能和產(chǎn)能單位的消耗或生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)的分布，構(gòu)建能源節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的生產(chǎn)／消耗平衡。根據(jù)企業(yè)的分介質(zhì)的能源管網(wǎng)平衡模型，建立相應(yīng)的管網(wǎng)平衡規(guī)則及分?jǐn)倷C(jī)制，對(duì)企業(yè)的能源進(jìn)行管網(wǎng)級(jí)的生產(chǎn)／消耗平衡，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)級(jí)能量的守恒。

 對(duì)全廠的能源生產(chǎn)及消耗單元，如產(chǎn)能裝置、耗能裝置、重點(diǎn)耗能區(qū)域及能源核算單元等，按照規(guī)范化的統(tǒng)計(jì)方法建模，建模粒度到裝置、重點(diǎn)區(qū)域單元設(shè)備，時(shí)間粒度到日。建立企業(yè)能源消耗的關(guān)鍵指標(biāo)核算，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行分類(lèi)，實(shí)現(xiàn)指標(biāo)的核算方法、核算口徑等的標(biāo)準(zhǔn)化建模。

1.3.4能源評(píng)價(jià)

 能源評(píng)價(jià)通過(guò)對(duì)能源運(yùn)行數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)從縱向（企業(yè)、裝置、設(shè)備能耗趨勢(shì)）和橫向（同類(lèi)企業(yè)、同類(lèi)裝置、同類(lèi)設(shè)備能耗對(duì)比）進(jìn)行評(píng)價(jià)，并進(jìn)行能耗對(duì)比操作，明確企業(yè)、裝備、設(shè)備的能耗狀況和水平。本功能采用圖形化進(jìn)行展示，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)追溯和關(guān)聯(lián)功能，完成數(shù)據(jù)在不同維度間的自動(dòng)切換和穿透，提高評(píng)價(jià)操作的效率和效果。

1.3.5能源分析

 能源分析包括損失分析和分布分析。損失分析使能源損失顯現(xiàn)化，明確損失去向，為節(jié)能指明方向；同時(shí)，為節(jié)能評(píng)定提供參考，主要包括企業(yè)損失介質(zhì)分析、企業(yè)損失結(jié)構(gòu)分析、裝置損失介質(zhì)分析。分布分析是對(duì)企業(yè)能耗區(qū)域粒度進(jìn)行細(xì)化，知道哪些區(qū)域是能耗大戶(hù)，重點(diǎn)關(guān)注這些區(qū)域的能耗達(dá)標(biāo)和變化情況。

1.3.6能源優(yōu)化

 能源優(yōu)化主要包括：用能優(yōu)化、管網(wǎng)優(yōu)化、產(chǎn)能優(yōu)化、優(yōu)化效益評(píng)估、優(yōu)化操作評(píng)估等。其包括以下幾個(gè)方面的優(yōu)化：水系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、氫氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)和氣體系統(tǒng)。對(duì)設(shè)備與裝置的能源消耗數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，優(yōu)化裝置與設(shè)備的能源結(jié)構(gòu)、布局設(shè)計(jì)。管網(wǎng)優(yōu)化主要包括能源介質(zhì)在供產(chǎn)輸轉(zhuǎn)耗過(guò)程中的優(yōu)化�？紤]到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（如鍋爐和蒸汽渦輪機(jī)功率）的各種限制（如鍋爐的熱效率，渦輪機(jī)效率，燃料需求）和能源價(jià)格（如價(jià)格差異，燃料價(jià)格和其他因素）的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，找出最經(jīng)濟(jì)的能源生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)計(jì)劃，優(yōu)化能源生產(chǎn)布局，降低能源生產(chǎn)成本。在能源介質(zhì)優(yōu)化上，防止過(guò)度備份和介質(zhì)質(zhì)量過(guò)剩而造成的浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本。優(yōu)化效益評(píng)定是將企業(yè)進(jìn)行優(yōu)化操作的當(dāng)前運(yùn)行成本和操作后單位運(yùn)行成本、實(shí)際節(jié)約成本進(jìn)行分析比較，對(duì)其優(yōu)化經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行評(píng)定。通過(guò)維護(hù)模型數(shù)據(jù)、優(yōu)化操作評(píng)估方案、執(zhí)行以及效益，對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)化實(shí)操評(píng)價(jià)，方便企業(yè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行班組的考評(píng)與效益審核。

1.3.7績(jī)效管理

 能源績(jī)效管理面向能源生產(chǎn)與消耗，經(jīng)過(guò)支持實(shí)時(shí)績(jī)效審核與評(píng)比，完成績(jī)效的生產(chǎn)操作管理及過(guò)程評(píng)估，實(shí)現(xiàn)績(jī)效評(píng)估與考評(píng)的量化、公平與公正。在能效評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，根據(jù)各裝置在生產(chǎn)過(guò)程中的特點(diǎn)，逐步形成了面向雙級(jí)分支的績(jī)效考評(píng)體系。通過(guò)工廠的性能評(píng)估，能夠促進(jìn)設(shè)備優(yōu)化操作、減少加工損失、節(jié)能減排，促進(jìn)設(shè)備的全面達(dá)標(biāo)。能源績(jī)效包括績(jī)效指標(biāo)、節(jié)能績(jī)效、達(dá)標(biāo)績(jī)效、項(xiàng)目績(jī)效、碳排績(jī)效、系統(tǒng)績(jī)效等。

1.3.8能源審計(jì)

 能源審計(jì)是一套通過(guò)企業(yè)能源系統(tǒng)審計(jì)分析能源系統(tǒng)和企業(yè)能源的使用現(xiàn)狀的方法。通過(guò)能源審計(jì)，能夠找到能量損耗、探索節(jié)能潛力，從而改變中國(guó)能源消費(fèi)和人均能源消耗低的情況。大型石化企業(yè)能源審計(jì)可促進(jìn)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)；同時(shí)，它可以促進(jìn)單元產(chǎn)值能耗的下降，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2  國(guó)外能源管理現(xiàn)狀

 國(guó)外大型高耗能企業(yè)，通過(guò)借助信息技術(shù)，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)能源的科學(xué)管理，為能源管理業(yè)務(wù)提供了有效支持，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

 �？松�美孚公司參照管理循環(huán)( plan - do - check -act，PDCA)模式，從管理、技術(shù)兩個(gè)層面對(duì)企業(yè)的能源管理體系進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，通過(guò)不間斷地持續(xù)改進(jìn)能源管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能績(jī)效衡量方法，并建立了一套節(jié)能、增效、減排的最佳學(xué)習(xí)庫(kù)。

 埃克森美孚公司是全球領(lǐng)先的大型石化公司，其非常注重企業(yè)的能源管理工作，在2000年左右開(kāi)始建設(shè)全球能源管理體系，以進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)節(jié)能改進(jìn)空間，降低能耗成本。其參照PDCA模型搭建能源管理系統(tǒng)，建立統(tǒng)一的績(jī)效衡量計(jì)算方法和最佳實(shí)踐庫(kù)，主要從管理節(jié)能和技術(shù)節(jié)能兩方面人手。在管理上，企業(yè)高層決策人員將重點(diǎn)放在能源管理上以及對(duì)節(jié)能減排的要求上；在技術(shù)上，參照最佳工藝實(shí)踐，分別從設(shè)備工藝優(yōu)化、主要設(shè)備優(yōu)化、公共工程優(yōu)化、改造設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)設(shè)施方面提高能效。

 采用先進(jìn)的技術(shù)手段，瓦萊羅公司對(duì)能源效率管理的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化，使公共工程得到了全方位系統(tǒng)的優(yōu)化。

 瓦萊羅在2003年對(duì)其公司在生產(chǎn)過(guò)程中消耗的能源進(jìn)行了初步統(tǒng)計(jì)，他們發(fā)現(xiàn)能源消耗的總費(fèi)用占到了公司操作成本的58%，高層領(lǐng)導(dǎo)決定通過(guò)采用先進(jìn)控制技術(shù)對(duì)公共工程系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化處理，從而降低能源消耗總成本。瓦萊羅公司為了保證公共工程在系統(tǒng)優(yōu)化上的實(shí)際效果，請(qǐng)來(lái)了專(zhuān)門(mén)從事優(yōu)化的工程師，保證能源計(jì)量的精確；采用基于建模和面向方程式的仿真及Aspen優(yōu)化軟件，基于過(guò)程單元的能量需求和系統(tǒng)的約束，對(duì)工廠的公共工程進(jìn)行了優(yōu)化，包括運(yùn)行優(yōu)化、能效監(jiān)測(cè)、公共工程生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化。

 阿克蘇諾貝爾公司建立了一個(gè)基于集團(tuán)公司的能源管理平臺(tái)，它能夠處理涉及企業(yè)外部、總部、板塊、工藝、過(guò)程共五級(jí)的能源管理業(yè)務(wù)，并結(jié)合企業(yè)的儀表盤(pán)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和展示企業(yè)能源管理的績(jī)效成果。

 阿克蘇諾貝爾公司也是通過(guò)管理和技術(shù)兩方面對(duì)能源進(jìn)行管理。管理上，以能源生產(chǎn)、運(yùn)輸、消耗這一價(jià)值鏈進(jìn)行業(yè)務(wù)分析，識(shí)別能源優(yōu)化領(lǐng)域的實(shí)現(xiàn)，并對(duì)相關(guān)的業(yè)務(wù)和管理流程進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化；除此之外，還開(kāi)發(fā)了一套測(cè)量系統(tǒng)的指標(biāo)體系，涵蓋了外部、總部、板塊、工藝、過(guò)程五個(gè)層次，作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)權(quán)衡石化企業(yè)節(jié)能減排的效果。技術(shù)上，建立管理平臺(tái)，一方面平臺(tái)集成了現(xiàn)有ERP、MES中的能源計(jì)量、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；另一方面，針對(duì)不同層次的能源管理業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)處理功能和性能的綜合顯示儀表板，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示企業(yè)能源管理狀況，并對(duì)特殊情況作出早期預(yù)警。

 從能源管理信息化在全世界大型石化能源企業(yè)的應(yīng)用情況可以看出，建設(shè)我國(guó)大型石化能源管理系統(tǒng)可以獲得以下重要啟示。

 (1)能源管理的必要性：外國(guó)大型石化企業(yè)非常注重能源科學(xué)化、管理高效化，能源的科學(xué)化管理是建設(shè)綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展石化企業(yè)的重中之重。

 (2)能源管理目標(biāo)：能源管理的目標(biāo)是節(jié)能，在能源絕對(duì)消耗量增加的情況下，提高能源使用效率、降低能源消耗是節(jié)能的兩個(gè)關(guān)鍵方向。

 (3)節(jié)能的關(guān)鍵途徑：節(jié)能的兩個(gè)關(guān)鍵途徑是管理節(jié)能和技術(shù)節(jié)能。

3  中國(guó)能源管理現(xiàn)狀和需求分析

 通過(guò)近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)大型石化企業(yè)能源管理系統(tǒng)的相關(guān)論文可以看出，一些中國(guó)石化能源管理系統(tǒng)在一部分能源模塊上的應(yīng)用效果還是不錯(cuò)的，可以實(shí)現(xiàn)能源的日平衡，但是能源管理系統(tǒng)在整體上還有不足。

 中石化燕山分公司已經(jīng)建立了完善的能源管理體系，其在中小企業(yè)的能源統(tǒng)計(jì)應(yīng)用效果較好，可以實(shí)現(xiàn)能源平衡，公共工程數(shù)據(jù)自動(dòng)采集率良好，數(shù)據(jù)基礎(chǔ)很完善。

 中石化天津分公司通過(guò)“工業(yè)水專(zhuān)業(yè)信息管理系統(tǒng)”，在水務(wù)管理上形成了一套比較規(guī)范和有效的管理流程，值得借鑒，但該系統(tǒng)在熱電工程部分自動(dòng)化采集率偏低。

 中石化茂名分公司煉油和化工軟件能源效率評(píng)價(jià)指數(shù)是不一致的，能源統(tǒng)計(jì)模塊的使用效果一般，公共工程數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集效果非常差。

 鎮(zhèn)海煉化以Aspen One為架構(gòu)，已建成工廠績(jī)效和運(yùn)營(yíng)管理、生產(chǎn)調(diào)度規(guī)劃管理、離線油品調(diào)度、企業(yè)規(guī)劃優(yōu)化、物料平衡和數(shù)據(jù)調(diào)理、罐區(qū)油品的移動(dòng)、生產(chǎn)管理等系統(tǒng)，公共工程數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集率較高，數(shù)據(jù)基礎(chǔ)較好。

 通過(guò)對(duì)中國(guó)石化企業(yè)的能源管理進(jìn)衍分析，總結(jié)出中國(guó)石化企業(yè)能源管理現(xiàn)狀與業(yè)務(wù)需求，如圖3所示。

 從國(guó)內(nèi)石化企業(yè)能源管理的現(xiàn)狀，可以看出：

 (1)在能源流管理中，缺乏管理粒度，對(duì)于某些能源流不能做到看得明、說(shuō)得清，能源供應(yīng)、產(chǎn)出、輸送轉(zhuǎn)運(yùn)、消耗全局觀不足。

 (2)在能源監(jiān)管管理上，過(guò)程管理缺乏預(yù)測(cè)和預(yù)警和過(guò)程監(jiān)督，能源管理主要是對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的粒度管理。

 (3)在能源計(jì)劃管理上，能源生產(chǎn)計(jì)劃為人工推演的月度計(jì)劃，節(jié)能計(jì)劃粒度時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

 (4)在能源統(tǒng)計(jì)管理方面，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源支持較弱，人為因素的摻雜，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)分擔(dān)共享準(zhǔn)則，損失被人為去除。

 (5)在能源優(yōu)化上，優(yōu)化局部，優(yōu)化效能支持薄弱；關(guān)于能源審計(jì)，國(guó)家每2~3年組織審計(jì)，沒(méi)有內(nèi)部審計(jì)。

 (6)在績(jī)效考核上，“裝置節(jié)能，企業(yè)不節(jié)能”現(xiàn)象凸顯。

4發(fā)展趨勢(shì)

 通過(guò)“十一五”的信息化建設(shè)，中國(guó)大型石化企業(yè)已經(jīng)建造了一些關(guān)于公共工程業(yè)務(wù)的信息服務(wù)系統(tǒng)（如：SMES），但這些信息系統(tǒng)都集中在煉化板塊的能源消耗這個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)。

 中國(guó)石化還沒(méi)有建立一個(gè)在集團(tuán)公司層面上，可以完全覆蓋能源供應(yīng)、傳輸、分配、轉(zhuǎn)換、消耗整個(gè)生命周期的信息系統(tǒng)，不能滿(mǎn)足設(shè)備級(jí)、過(guò)程級(jí)、系統(tǒng)級(jí)三級(jí)的能源管理和控制一體化的要求。

 在中國(guó)石化“十二五”建設(shè)和應(yīng)用發(fā)展計(jì)劃中，明確提出了建立系設(shè)備級(jí)、過(guò)程級(jí)和系統(tǒng)級(jí)能源管理體系。其涉及煉油、銷(xiāo)售，社區(qū)／輔助范圍的能源管理，使得能源管理系統(tǒng)具有監(jiān)測(cè)、分析和統(tǒng)計(jì)、評(píng)價(jià)及優(yōu)化的功能。

 因此，關(guān)于我國(guó)的大型石化企業(yè)，在能源管理上，預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)以下改進(jìn)。

 (1)建設(shè)石化企業(yè)的能流管理，如物流管理，能夠?qū)崿F(xiàn)能流的供應(yīng)、產(chǎn)出、轉(zhuǎn)運(yùn)、輸送、消耗全流程說(shuō)得清、道得明。

 (2)建設(shè)設(shè)備級(jí)、過(guò)程級(jí)、系統(tǒng)級(jí)的能效監(jiān)測(cè)評(píng)估及優(yōu)化控制集成平臺(tái)。

 研發(fā)面向大型石化企業(yè)設(shè)備級(jí)、過(guò)程級(jí)、系統(tǒng)級(jí)的多網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下能效監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)和優(yōu)化控制集成應(yīng)用平臺(tái)。針對(duì)能源采集設(shè)備復(fù)雜多樣、規(guī)模十分巨大的特點(diǎn)，研究開(kāi)發(fā)能源管控網(wǎng)絡(luò)與多種標(biāo)準(zhǔn)、非標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的接口互聯(lián)技術(shù)；開(kāi)發(fā)基于無(wú)線技術(shù)的能源遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)；研究實(shí)現(xiàn)能源管控網(wǎng)與其他異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)ERP網(wǎng)、MES網(wǎng)、生產(chǎn)控制網(wǎng)的集成技術(shù)和安全運(yùn)行保障技術(shù)。

 (3)建立設(shè)備級(jí)、過(guò)程級(jí)、系統(tǒng)級(jí)的能效評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)體系。

 針對(duì)石化企業(yè)設(shè)備級(jí)、過(guò)程級(jí)、系統(tǒng)級(jí)的不同能源效益要求，研究和建立科學(xué)的能效評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)及多級(jí)評(píng)估指標(biāo)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)基于企業(yè)MES的能效指標(biāo)實(shí)時(shí)采集監(jiān)控的應(yīng)用功能模塊。

 ①建立能效指標(biāo)體系。

 研究多維度的能效指標(biāo)體系框架及該框架下的具體能效指標(biāo)的分類(lèi)和關(guān)聯(lián)性，分析影響能效的主要因素；研究建立不同層面能效指標(biāo)的定義；研究可用于在線能效優(yōu)化控制和能效優(yōu)化調(diào)度的能效評(píng)估指標(biāo)；研究基于不同粒度和不同層面的能效指標(biāo)間的模型關(guān)系。

 ②能效評(píng)估規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)研制。

 研究典型石化生產(chǎn)過(guò)程的多粒度以及多層面的能效評(píng)估規(guī)程。研究設(shè)備的能源利用率和能源轉(zhuǎn)換率的評(píng)估方法和評(píng)估規(guī)程；研究過(guò)程級(jí)的能源利用率和能源轉(zhuǎn)換率的評(píng)估方法和評(píng)估規(guī)程，以及生產(chǎn)計(jì)劃和操作模式對(duì)過(guò)程級(jí)能效影響評(píng)價(jià)的方法和規(guī)程；研究考慮市場(chǎng)因素、生產(chǎn)因素等的系統(tǒng)級(jí)能效評(píng)估方法和評(píng)估規(guī)程，以及生產(chǎn)調(diào)度和管理方法對(duì)系統(tǒng)級(jí)能效影響

的評(píng)估方法和評(píng)估規(guī)程。

 ③開(kāi)發(fā)能效指標(biāo)應(yīng)用功能模塊。

 針對(duì)所建立的能效評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)體系，基于企業(yè)MES集成的功能模塊，開(kāi)發(fā)能效指標(biāo)實(shí)時(shí)采集監(jiān)控模塊�；�于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)（存儲(chǔ)、查詢(xún)、通信），完成與MES的接入與交互。

 (4)建立設(shè)備級(jí)、過(guò)程級(jí)、系統(tǒng)級(jí)的能效檢測(cè)評(píng)估技術(shù)。

 根據(jù)石化企業(yè)智能儀表監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)，研究能效指標(biāo)軟測(cè)量的方法，并根據(jù)其能效指標(biāo)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的異常工況進(jìn)行識(shí)別；根據(jù)能量流、物流對(duì)能耗的影響、物質(zhì)流和能量流之間的相互關(guān)系兩個(gè)方面對(duì)設(shè)備級(jí)、過(guò)程級(jí)、系統(tǒng)級(jí)的能效建立多層次、多尺度評(píng)估體系，開(kāi)展平衡分析、負(fù)荷預(yù)測(cè)、能源管網(wǎng)分析、模擬和仿真，開(kāi)發(fā)各種分析算法庫(kù)和模型庫(kù)。

 ①能效監(jiān)測(cè)和異常工況智能識(shí)別。

 面向石化企業(yè)的需求，研究能效指標(biāo)軟測(cè)量輔助參數(shù)的選擇方法。由所選擇的輔助參數(shù)，進(jìn)行能效指標(biāo)軟測(cè)量模型的建立，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)能效指標(biāo)的軟測(cè)量。構(gòu)建能效監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)能效指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。參照能效評(píng)價(jià)準(zhǔn)則和指標(biāo)體系框架，研究大型石化行業(yè)在設(shè)備級(jí)、過(guò)程級(jí)、系統(tǒng)級(jí)中出現(xiàn)的異常工況的智能分析和識(shí)別的辦法。

 ②能效分析評(píng)估。

 針對(duì)不同工況，建立能效模型庫(kù)。研究基于模型和數(shù)據(jù)的穩(wěn)、動(dòng)態(tài)能效評(píng)估策略，研究能源負(fù)荷預(yù)測(cè)、能源管網(wǎng)分析、模擬和仿真技術(shù)。研究生產(chǎn)過(guò)程中原料的轉(zhuǎn)化過(guò)程和能源傳遞、轉(zhuǎn)換與消耗過(guò)程，建立設(shè)備能耗統(tǒng)計(jì)模型、能效分析模型。此外，要重點(diǎn)研究能效退化監(jiān)測(cè)、分析及校正技術(shù)，基于實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)的能效診斷基準(zhǔn)，基于模型的能效診斷基準(zhǔn)。

 ③能效瓶頸診斷。

 石化企業(yè)各生產(chǎn)單元中工藝路徑的改變、過(guò)程參數(shù)的調(diào)整和操作模式的變化都會(huì)對(duì)能源短期需求產(chǎn)生重要影響。通過(guò)能源管網(wǎng)分析、數(shù)值模擬和仿真的方法，確定過(guò)程單元中能源介質(zhì)產(chǎn)生、消耗的關(guān)鍵影響因素；基于上述模型、平衡關(guān)系等，分析影響能效的瓶頸，確定不同時(shí)期影響能效的關(guān)鍵設(shè)備或關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

 (5)建立設(shè)備級(jí)、過(guò)程級(jí)、系統(tǒng)級(jí)的能源優(yōu)化配置、調(diào)度和優(yōu)化控制技術(shù)。

  研究保證石化企業(yè)設(shè)備級(jí)、過(guò)程級(jí)、系統(tǒng)級(jí)基本用能需求的能源綜合優(yōu)化配置；開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)平衡分析的多能源介質(zhì)協(xié)同優(yōu)化調(diào)度模型、開(kāi)發(fā)多目標(biāo)智能優(yōu)化調(diào)度算法；研究多控制器協(xié)同的以產(chǎn)品質(zhì)量、運(yùn)行安全為約束的能效閉環(huán)優(yōu)化控制技術(shù)。

 ①基于系統(tǒng)用能需求的能源優(yōu)化配置。

 基于系統(tǒng)用能需求，研究面向系統(tǒng)級(jí)的能量流、物質(zhì)流耦合條件下，能源優(yōu)化配置的建模方法，以描述系統(tǒng)內(nèi)各層次能源的內(nèi)部橫向關(guān)聯(lián)與耦合關(guān)系，給出能源利用效率最大化的能源網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)配置方案。

 ②面向能效的多能源介質(zhì)協(xié)同優(yōu)化調(diào)度。

 協(xié)同考慮各能源介質(zhì)間的耦合關(guān)系，建立考慮能源系統(tǒng)各種約束條件的多能源介質(zhì)協(xié)同調(diào)度模型，研究以能源協(xié)同平衡、能源放散最少、能源消耗成本最低和設(shè)備操作最平穩(wěn)等為優(yōu)化目標(biāo)的多能源介質(zhì)協(xié)同優(yōu)化調(diào)度方法。

 (6)建立能耗定額標(biāo)準(zhǔn)，明確各級(jí)能源定額，確定能源對(duì)標(biāo)、節(jié)能管理的基準(zhǔn)線。

 (7)建立完善的審計(jì)考核，在能源管理統(tǒng)一平臺(tái)上，對(duì)能源利用，節(jié)能優(yōu)化進(jìn)行審計(jì)、考核。

 (8)建立新興管理支持，支持碳排放、合同能源、分布式能源管理。

5結(jié)束語(yǔ)

 通過(guò)采取信息化的手段，實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化管理和全生命周期的能源閉環(huán)管控，建設(shè)能源管理系統(tǒng)，幫助中國(guó)石化企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，已越發(fā)成為中國(guó)石化企業(yè)信息建設(shè)的重中之重。近年來(lái)，中國(guó)大力推進(jìn)和高度重視能源管理和石化企業(yè)建設(shè)，加快推進(jìn)能源效率計(jì)劃；要求對(duì)能源管理全業(yè)務(wù)流程采取先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)石化企業(yè)節(jié)能減排，促進(jìn)企業(yè)綠色發(fā)展。中國(guó)大型石化企業(yè)正通過(guò)采用信息技術(shù)，全流程優(yōu)化能源管理，建設(shè)具備中國(guó)特色的大型石化行業(yè)能源管理。因此，我們需要建立集能源供應(yīng)、轉(zhuǎn)換、輸配、消耗于一體的綜合能源管理系統(tǒng)，以大型石化企業(yè)為重點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)能源消耗的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、能源統(tǒng)一管理及能源的優(yōu)化利用；逐步實(shí)現(xiàn)設(shè)備級(jí)、過(guò)程級(jí)、系統(tǒng)級(jí)三級(jí)，涉及油田煉化、銷(xiāo)售、社區(qū)／輔助等范圍的能源管理、監(jiān)控、預(yù)警、分析和評(píng)價(jià)的集團(tuán)一體化能源管理系統(tǒng)。